JPS62250602A

JPS62250602A - 厚膜抵抗体の製造方法

Info

Publication number: JPS62250602A
Application number: JP61093786A
Authority: JP
Inventors: 寛敏渡辺; 治牧野; 徹石田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-04-23
Filing date: 1986-04-23
Publication date: 1987-10-31
Anticipated expiration: 2010-02-01
Also published as: JPH079841B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、厚膜抵抗体の製造方法に係り、特に非還元性
ガラスと珪化物導体とアルミナとから構成される厚膜抵
抗体の製造方法に関するものである。

従来の技術従来、電極を備えた絶縁性磁器基板上に設ける抵抗材料
として、酸化ルテニウム（ＲｕＯ７）−ガラスから構成
されるＲｕｎｇ系厚膜抵抗体がひろく実用に供されてい
る。

この厚膜抵抗体は、焼結絶縁性磁器基板上に銀あるいは
銀とパラジウムからなる電極を空気中で焼付けたうえで
、Ｒｕ０２−ガラスを樹脂バインダと溶剤からなるビヒ
クル中に分散させたペーストを絶縁性磁器基板上の前記
電極に接続するように印刷し、空気中７００〜９００°
Ｃの温度で焼成して、形成される。これら厚膜技術に関
しては、プラナ−、フィリ・ンブス著ニジツク　フィル
ム　サーキ・ン・ン、ロンドン、プツチ　ロワース（Ｐ
ｌａｎｅｒ　Ｐｈ１ｌｌｉｐｓ：Ｔｈ１ｃｋ　Ｆｉｌｍ
　Ｃ１ｒｃｕｉｔｓ、　ＬＯＮＤＯＮ　ＢＩＩＴＴＥ−
ＲＷＯＲＴＩＩＳ　）に論じられてる。

しかしながら、上記のような構成では電極および抵抗に
、ともに貴金属を用いるため、高価になるばかりか、銀
（Ａｇ）の半田くわれや移動を防止するため電極部にニ
ッケル（Ｎｉ）などのメッキを施すなど手間がかかると
いう問題があった。

さらに銀−パラジウム電極等の貴金属以外の卑金属電極
上、例えばｗ、１１ｏ、Ｃｕ上にＲｕｎｇ−ガラス系厚
膜抵抗体を空気中で形成することを考えた場合、電極材
料の酸化現象が生じ、電極上への厚膜抵抗体の形成は不
可能である。

そのため、卑金属電極を用いて厚膜抵抗体を形成するた
めには厚膜抵抗体を還元雰囲気中、あるいは中性雰囲気
中などの非酸化性雰囲気中で焼成する必要がある。しか
し、ＲｕＯ□ｕＯ□抵抗材料はその性質上非酸化性雰囲
気中で処理された場合、Ｒｕｎｇ　＋　ｌｌｚ→Ｒｕ　
＋　１１２０等の反応が容易に起こり、抵抗体としての
特性が得られない。

一方、珪化物−ガラス系厚膜抵抗材料は空気中での焼成
が可能であると同時に、珪化物の性質上雰囲気が還元雰
囲気、中性雰囲気を問わず化学変化を受けることがない
。従って、珪化物−ガラス系厚膜抵抗体は還元雰囲気中
や、中性雰囲気中でも焼成が可能なものである（特公昭
５９−１５４８１号公報）。

確かにこの構成では、■電極、抵抗材料ともに卑金属を
用いるため安価であり、■銅（Ｃｕ）などの卑金属は半
田づけが容易で、しかも■耐マイグレーション性も優れ
ている。また、抵抗温度係数（ＴＣＲ）や、ノイズ（Ｎ
）、短時間過負荷特性（ＳＴＯＬ）などの初期的な抵抗
特性はＲｕＯ□系厚膜紙厚膜抵抗体に優れている。

発明が解決しようとする問題点しかし、前述のような珪化物抵抗体は初期的には満足で
きるものの、抵抗の経時変化が大きいため実用上大きな
不安を残している。とくに高抵抗化を図るため珪化物導
体量を極度（＜２Ｑｗｔ％）に少なくした場合、高抵抗
化用のフィラーとしてアルミナを添加した場合、さらに
は高温・高湿の環境下に長時間おかれた場合、抵抗体の
面積抵抗Ｒｓが増大し実用に耐えない抵抗変化が生じる
。これは、明らかにされたわけではないが、形成された
抵抗体表面の珪化物粒子の水分と熱による化学的反応に
よって生じるものと考えられる。

また、元来ガラスを構成する酸化物の珪化物粉体に対す
る濡れ性は悪く、このため珪化物粒子のごく表面だけに
酸化膜を形成する必要があるが、非酸化性雰囲気中で焼
成される抵抗体内でガラス−珪化物間の相互反応は期待
できない。

このように、従来の珪化物−ガラス系厚膜抵抗体は高抵
抗化を図ることが困難であり、また、信頼性の不安定さ
からなかなか実用に供されないのが実情であった。

本発明は、前記問題点を解決するもので、卑金属導体を
電極とし、非酸化性雰囲気中で形成できる安価で高信頼
性な厚膜抵抗体の製造方法を提供しようとするものであ
る。

問題点を解決するための手段上記問題点を解決するため、本発明の厚膜抵抗体の製造
方法は非還元性ガラスと珪化物導体粉末とアルミナ粉末
とを混練し、前記混練後の粉末を非酸化性雰囲気中１０
００〜１２００℃で熱処理する工程と、前記熱処理後の
固形混合物を粉砕微粉化した後ペースト化する工程と、
電極として卑金属電極がメタライズされた絶縁性磁器基
板上に前記ペーストをスクリーン印刷して、８００〜１
１００℃の非酸化性雰囲気中で焼成する工程を備えたも
のである。

作用本発明は上記したように、非還元性ガラスと珪化物導体
粉末とアルミナ粉末との混合物を非酸化性雰囲気中１０
００〜１２００℃で熱処理することにより、熱処理粉は
ガラスが溶融して珪化物粒子、アルミナ粒子を被い、三
成分が一体化している。

即ち、前記熱処理粉を粉砕微粉化した後ペース′ト化し
、絶縁性磁器基板上にスクリーン印刷して、８００〜１
ｔｏｏ℃の非還元性雰囲気中で焼成しても、珪化物−ガ
ラス間の濡れ性が改善されているため充分にグレーズ化
し、同時に珪化物粒子が抵抗膜表面に露出しなくなり、
このため抵抗体は外界の湿度の影響を受けにくくなり、
さらにはアルミナ粒子が高抵抗化用のフィラーとして充
分作用し、高抵抗で耐湿特性の良好な抵抗が得られる。

即ち、卑金属を電極とし、非酸化性雰囲気中で形成でき
る安価で高信頼性の厚膜抵抗体が得られる。

実施例以下本発明の厚膜抵抗体の製造方法の一実施例について
、図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例における厚膜抵抗体の断面図
を示すものであり、１は絶縁性磁器基板、２は卑金属電
極膜、３は抵抗体膜を示す。また、第２図は本発明の製
造方法によって得られた抵抗体のモデル図、第３図は従
来の抵抗体のモデル図をそれぞれ示し、４ａと５ａは珪
化物粒子、４ｂはガラス、４Ｃと５０はアルミナ粒子、
４ｄは熱処理粉粒子、５ｂはガラス粒子をそれぞれ示す
。

まず、珪化物導体粉末は、珪素と各金属を＾ｒガス中の
１２００−１４００℃の温度で反応させ、珪化モリブデ
ン（ＭｏＳｉｚ　）　、珪化タンタル（ＴａＳｉ２）　
、珪化マグネシウム（ＭｇｚＳｉ　）　、珪化コバルト
（ＣｏＳｉｚ）、珪化ニッケル（ＮｉＳｉｚ　）の各珪
化物を得、有機）８媒中で湿式粉砕を行なって得た。一
方、非還元性ガラス粉体は原料粉体とし、て、ｌ１ａＣ
Ｏ，、、ｌｌ３ＢＯＪ％ＭｇＯ、ＣａＣ０１，５ｉＯｚ
、ＡＩＺＯ：ｌを主に用い、１２００〜１３００℃の温
度で溶融後練水中で急冷し、粗粉砕、湿式粉砕をおこな
って微粉化した。

この非還元性ガラス粉末に珪化物導体粉体を４０〜８０
重量％、アルミナ粉末を１０〜３０重量％加え、混合し
て混合粉を得た。つぎに前記混合粉を金型を用いて乾式
成形し、この成形物をＡｒガス中１０００〜１２００″
Ｃ１保持時間１０〜６０分で熱処理した。最適な熱処理
条件はガラスの軟化点や珪化物の種類、珪化物の濃度や
アルミナ濃度によってことなる。

この熱処理物を粗粉砕の後、キシレンとメノウ玉石を用
い、ボールミナ中で湿式粉砕して微粉化を行ない熱処理
粉末とした。この熱処理粉末をＳＥＭで観察したところ
、第２図に示すように珪化物粒子５ａとアルミナ粉末５
ｃがガラス５ｂ中に閉じ込められている構造となってい
た。

これら熱処理粉末と非還元性ガラス粉末を珪化物導体粉
末／（熱処理粉末＋非還元性ガラス）比が重量比で０．
１−０．４となるように混合し、厚膜抵抗体粉末とした
。

この厚膜抵抗体粉末と混練するビヒクルはテルピネオー
ル中にポリメチルメタアクリレートが１０％重量比にな
るよう秤量し、溶解して得た。

そして、厚膜抵抗粉末をＩｇあたり０．６〜０．７ｃｃ
のビヒクルで混練して厚膜抵抗体ペーストを得た。

この厚膜抵抗体ペーストを３２５メツシユのステンレス
スクリーンを用いて卑金属電極（Ｃｕ、　Ｎｉ、軸、Ｗ
）を備えたアルミナ基板上にスクリーン印刷した。この
後１２０℃で１０分間乾燥してから、雰囲気制御可能な
１ゾ膜炉で焼成した。厚膜炉の条件は釣鐘状の温度プロ
ファイルで最高温度９００〜１１００℃１０分間保持の
トータル焼成時間４５分であった。このときの雰囲気は
窒素雰囲気でおこなった。

このようにしてえられた厚膜抵抗体の代表的抵抗諸特性
を第１表に示す。

第１表（１）第１表（２）なお、面積抵抗Ｒｓは、抵抗体の膜厚１２μｍに換算し
て評価した。また、短時間過負荷テスト（ＳＴＯＬ　：
　５ｈｏｒｔ　Ｔｉｍｅ　０ｖｅｒ−１ｏａｄ　Ｔｅ５
ｔ　）は２５０　ｍＷ　／　＋ｕ　”の電力を５秒間印
加して初期値に対する抵抗変化率で評価した。また、抵
抗温度係数ＴＣＲＣｐｐｍ／　’Ｃ）は、２５℃時の抵
抗値に対する１２５°Ｃ時の抵抗値を１℃あたりの変化
率で評価した。なお、電流ノイズＮ　（ｄＢ）はＱｕａ
ｎ−ｔｅｃｈ社製抵抗ノイズメーター３１５Ｂで測定し
た。また、耐湿テストは温度６０℃、相対湿度９５％雰
囲気中に１０００時間放置した後の初期値に対する抵抗
変化率ΔＲ（％）で評価した。

以上のように本実施例によれば、非還元性ガラスと珪化
物導体粉末とアルミナ粉末と混練し、前記混練後の粉末
を非酸化性雰囲気中１０００〜１２００℃で熱処理する
工程を備えているため、前記熱処理後の固形混合物を粉
砕微粉化する工程を経たのちペースト化し、電極として
卑金属導体がメタラ・イズされた絶縁性磁器基板上にス
クリーン印刷後、８００〜１１００℃の温度の非酸化性
雰囲気中で焼成する工程において、実用に耐えうる高信
顛性の厚膜抵抗体を容易に形成することができる。

次に本発明の効果を明らかにするため、従来例として珪
化物導体粉末とＡｈＯｚ粉末と非還元性ガラス粉末との
比率を本実施例の比率にほぼ等しくなるように混合し、
実施例と同様の工程を用いて形成した抵抗体の代表的緒
特性を第２表に示す。

第２表（１）第２表（２）以上の従来例に示すようにこれらの抵抗体は初期的には
満足できるものもあるが、経時変化が大きい等の欠点が
ある。また、アルミナが高抵抗化のためのフィラーとし
てうまく作用していない。

なお、実施例において、有機ポリマーとしてポリメチル
メタアクリートを用いたが、低温で解重合をおこし昇華
飛散するものであれば何でもよい。

また、実施例ではＡｒ中で熱処理したが非酸化性雰囲気
であれば良く、７％未満の水素を含む還元性雰囲気、あ
るいは窒素雰囲気中でも熱処理可能である。

さらに、実施例では硼珪酸ガラスをもらいたが、ガラス
の性質としては非還元性であればよい。

また、実施例では窒素雰囲気中で焼成したが、非酸化性
雰囲気であれば良く、７％未満の水素を含む還元性雰囲
気中でも焼成可能である。

発明の効果以上のように本発明の厚膜抵抗体の製造方法は非還元性
ガラスと珪化物導体粉末とアルミナ粉末とを混練し、前
記混練後の粉末を非酸化性雰囲気中１０００−１２００
℃で熱処理する工程と、前記熱処理後の固形混合物を粉
砕微粉化した後ペースト化する工程と、電極として卑金
属導体がメタライズされた絶縁性磁器基板上に前記ペー
ストをスクリーン印刷して、８００〜１１００℃の非酸
化性雰囲気中で焼成する工程を備えているため、卑金属
導体を電極として、非酸化性雰囲気中で形成できる安価
で高信頼性な厚膜抵抗体を提供でき、工業上極めて有用
なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における厚膜抵抗体の断面図
、第２図は本発明の製造方法によって得られた熱処理粉
末のＳＥＭ観察のモデル図、第３図は従来の抵抗体粉末
のＳＥＭ観察のモデル図である。１・・・・・・絶縁性磁器基板、２・・・・・・卑金属
電極膜、３・・・・・・抵抗体膜、４ａ、５ａ・・・・
・・珪化物粒子、４ｂ・・・・・・ガラス、５ｂ・・・
・・・ガラス粒子、４ｃ、５ｃ・・・・・・アルミナ粒
子。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）非還元性ガラスと珪化物導体粉末とアルミナ粉末
とを混合し、前記混合後の粉末を非酸化性雰囲気中１０
００〜１２００℃で熱処理する工程と、前記熱処理後の
固形混合物を粉砕微粉化した後ペースト化する工程と、
電極として卑金属導体がメタライズされた絶縁性磁器基
板上に前記ペーストをスクリーン印刷して８００〜１１
００℃の非酸化性雰囲気中で焼成する工程を備えたこと
を特徴とする厚膜抵抗体の製造方法。
（２）珪化物導体粉末が、珪化モリブデン、珪化タンタ
ル、珪化マグネシウム、珪化コバルト、珪化ニッケルの
うち一種以上から形成されることを特徴とする特許請求
の範囲第（１）項記載の厚膜抵抗体の製造方法。